CN106546490B - 具有内部加热装置的可旋转岩石力学试验机 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种具有内部加热装置的可旋转岩石力学试验机。主要包括：转台通过螺钉固定在基座上，转台底板通过螺钉固定在转台的上表面，转台底板的下表面与转台通过止口配合，实现同心旋转；下供电供液滑环与下通液管法兰的下法兰间用螺栓连接，下通液管法兰的上法兰、过渡环和转台底板利用螺钉固定连接；试验机底板通过螺钉固定在转台底板上；压力室的下端、压力室下加强板通过螺钉与试验机底板固定连接，压力室的上端、压力室上加强板通过螺钉与液压伺服缸固定连接；本发明的岩石力学试验机实现了岩土试样轴向和围压加载，同时也实现了与温度场的耦合，还实现了360度无遮挡CT扫描。既保证了试验机刚度，又实现了旋转精度，提高了实验结果的准确性。

Description

具有内部加热装置的可旋转岩石力学试验机

技术领域

本发明涉及岩土试验技术领域，尤其涉及一种具有内部加热装置的可旋转岩石力学试验机。

背景技术

岩土试验机是为研究岩土的应力、应变关系的一种基础科学试验仪器，由轴压系统、围压系统和温度控制系统组成，工作原理是通过轴压系统对试样施加轴向试样力，通过压力室对试样施加围压，同时通过温度控制系统使试样的上、下端面、试样中部分别处在不同的温度环境下，从而模拟试样在不同温度下的多种实际工况。传统的岩石试验机大部分只能测得岩石试样的应力应变关系曲线，而对于岩石在破裂过程中的裂纹产生和发展过程却无法进行监测并获得图像。

近几年的岩石试验技术有了长足的进步，因此所提出的试验条件也越来越多，岩石试样在多场耦合下的变形情况是现在的研究热点。通常包括压力场、温度场和电磁场等等。

随着计算机技术的不断完善和发展，CT(Computed Tomography，电子计算机断层扫描)识别技术被应用到岩土试验中来，这为观测岩石试样破裂过程提供了技术依据。为了在试验过程中对岩土试样各个纵向截面的变形情况进行动态观测，就需要在试验中使得岩石试样与CT扫描仪有相对转动。而为了解决试验温度场模拟，就必须在试验机中增加一套加温和控温系统。

中国科学院兰州冰川冻土研究所曾采用CT测试技术开展过岩土三轴试验。他们采用的是将应变式三轴压力室直接放到CT机中进行扫描，这种CT扫描方法只适合于压力室轴向压力和周围压力较低的场合，对大型的岩土试验机并不适用，而且该试验机并未模拟温度条件。

由中国矿业大学等单位研制的20MN伺服控制高温高压岩体三轴试验机，具有围压和轴压大的特点，试样的尺寸也达到了200㎜×400㎜，试样的最高加热稳定温度达到了600℃，属于一种具有多场耦合的试验机。该试验机因为不能利用CT设备进行扫描，所以只能获取试样的变形特性，无法获取试样破裂时的内部裂纹产生和发展过程。

发明专利CN 200620096213.X公开了一种全方位扫描岩土CT三轴仪，它是一种全非金属制作的三轴仪，不但能进行横向断面的扫描，而且能进行纵向(轴向)断面的扫描。但也只适用于轴压和围压较小的场合，对大型岩土试验机不适用。大型岩土试验机的轴压、围压较大，须使用金属制作试样筒，这样必须相应的使用高能CT机。由于大型岩土试验机体积较大，不能直接放入高能CT机中扫描，所以须将试验机的试样筒部分设计为可旋转部件。

发明专利201610248127.4公开了一种可旋转岩石力学试验机，其可对大岩石试样进行CT横向断面和纵向断面的多方位无遮挡扫描。但是该试验机所能试验的温度条件单一，仅能进行常温下的岩石试验，实际上不同地层深度的岩石其所处的温度环境是不相同的，所以有必要在试验机中增加一套可调节温度的加热设备，增大试验机的适用范围。

发明内容

本发明的实施例提供了一种具有内部加热装置的可旋转岩石力学试验机，以实现有效地进行岩石试验。

为了实现上述目的，本发明采取了如下技术方案。

一种具有内部加热装置的可旋转岩石力学试验机，包括：

岩石试样基座(49)、转台底板(16)、转台(17)、试验机底板(14)、压力室(28)、压力室(28)下加强板、压力室(28)上加强板、液压伺服缸(9)、滑环通液板(3)、上通液管法兰(5)和上供电供液滑环(1)；

所述转台(17)通过螺钉固定在岩石试样基座(49)上，转台底板(16)通过螺钉六(15)固定在转台(17)的上表面，试验机底板(14)通过螺钉十(26)固定在转台底板(16)上，所述压力室(28)的下端、所述压力室(28)下加强板通过螺钉与所述试验机底板(14)固定连接，所述压力室(28)的上端、所述压力室(28)上加强板通过螺钉与液压伺服缸(9)固定连接；所述上通液管法兰(5)的下法兰通过螺钉固定在所述液压伺服缸(9)上，所述上通液管法兰(5)的上法兰利用螺钉与滑环通液板(3)固定连接，所述上供电供液滑环(1)通过螺钉一(2)固定在滑环通液板(3)上；

所述压力室(28)内部设置有位移传感器(41)、岩石试样上垫块(42)、岩石试样下垫块(43)、电热管(44)、岩石试样基座(49)、热电偶(50)、岩石试样(51)、封装铝管(52)、垫块(53)和隔热层四(55)。

进一步地，所述滑环通液板(3)与所述上通液管法兰(5)之间通过螺钉二(4)连接，所述上通液管法兰(5)与液压伺服缸盖(8)之间利用螺钉四(7)固定连接，所述滑环通液板(3)内的液压油通路上部与上供电供液滑环(1)内的液压油管路联通并且利用密封圈密封，所述滑环通液板(3)内的液压油通路下部与所述上通液管法兰(5)内的油路联通，并且在接口处布置密封圈。

进一步地，所述液压伺服缸盖(8)内部具有进油和回油通路，且分别和所述滑环通液板(3)之间的油路通过所述上通液管法兰(5)联通，所述液压伺服缸盖(8)的上表面中心部分开有阶梯通孔，该阶梯通孔内安装液压伺服缸活塞尾杆(36)；液压伺服阀(32)通过螺钉固定在液压伺服缸盖(8)的上表面，液压伺服缸盖(8)的油路与液压伺服阀(32)联通；

支撑夹(33)通过螺钉三(6)固定在上通液管法兰(5)管壁上，并将隔板(34)放置于所述支撑夹(33)上，液压伺服缸控制器(35)置于所述隔板(34)上。

进一步地，所述可旋转岩石力学试验机还包括隔热层一(10)、上加强板(11)；

所述液压伺服缸盖(8)、液压伺服缸(9)、隔热层一(10)、上加强板(11)和压力室(28)通过螺钉十二(31)连接在一起，所述液压伺服缸(9)缸壁内部加工有液压油通路和充气排液围压溢流通路，其中液压油通路与液压伺服缸盖(8)内的油路联通，围压溢流通路与压力室(28)内腔联通；液压伺服缸(9)加工有圆柱形凸台，且与压力室(28)内腔同心配合，并且在配合处利用密封圈六(56)密封，所述隔热层一(10)布置在液压伺服缸(9)和压力室(28)之间，液压伺服缸活塞杆(37)与液压伺服缸(9)配合，活塞部分和杆部分有通过密封圈一(38)和密封圈七(57)密封。

进一步地，所述可旋转岩石力学试验机还包括下加强板(13)；

所述下加强板(13)通过螺钉五(12)固定连接在压力室(28)下法兰上，并通过螺钉十一(27)共同固定在试验机底板(14)上，所述试验机底板(14)的上表面加工出凸台，且所述凸台的圆柱面开有密封槽，所述凸台与所述压力室(28)内腔配合实现同心旋转，并用密封圈三(45)密封；试验机底板(14)的上表面开有密封槽，在所述压力室(28)的下表面和试验机底板(14)的上表面之间用密封圈四(46)密封；试验机底板(14)上开有通电和通液通孔，在通电通孔内布置电接头二(47)，在试验机底板(14)和电接头二(47)间用密封圈密封。

进一步地，所述压力室(28)为中间细两头粗的筒状，中间薄细部分用于CT扫描，两头粗大的法兰部分用于连接，在所述压力室(28)的上法兰横向加工两个阶梯通孔，并在阶梯通孔内布置电接头一(40)和电接头三(54)。

进一步地，所述岩石试样基座(49)的底部中心加工有凸形锥，在岩石试样基座(49)的圆周上均匀布置多个盲孔，并且加工出凹槽，凹槽与盲孔之间分别互通，在岩石试样基座(49)的顶部中心加工有锥形凹孔；

岩石试样基座(49)底部中心的凸形锥与试验机底板(14)上表面的锥形凹孔配合，实现岩石试样基座(49)的定位，盲孔a内分别置入电热管(44)，热电偶50贴于岩石试样基座(49)圆柱面上。在岩石试样基座(49)上部较大一端开有位移传感器安装孔b，并将位移传感器(41)置入该安装孔b。

进一步地，分别在岩石试样上垫块(42)的顶部中心和岩石试样下垫块(43)的底部中心加工出凸形锥，岩石试样上垫块(42)的顶部凸形锥与垫块(53)下表面的锥形凹孔配合，石试样下垫块(43)的凸形锥与岩石试样基座(49)的凹孔配合，垫块(53)的上端面固定有隔热层四(55)，并且沿轴向开有圆孔。

进一步地，所述可旋转岩石力学试验机还包括下通液管法兰(22)、过渡环(24)、隔热层二(25)和下供电供液滑环(20)；

所述试验机底板(14)和隔热层二(25)通过螺钉十(26)固定在转台底板(16)上，所述转台(17)由螺钉七(18)固定在大理石台(19)上，所述下通液管法兰(22)的上法兰部分和所述过渡环(24)通过螺钉九(23)固定在转台底板上，下法兰部分通过螺钉八(21)与下供电供液滑环(20)固定连接，所述转台底板(16)和所述过渡环(24)内部均加工有通电通液回路，并且所述转台底板(16)的电液通路和所述过渡环(24)的电液通路互相联通。

进一步地，所述可旋转岩石力学试验机还包括位移传感器(41)、电接头一(40)、电接头二(47)和电接头三(52)；

所述位移传感器(41)与所述电接头一(40)、所述电接头三(52)之间用信号线连接，所述电接头一(40)、所述电接头三(52)通过信号线与液压伺服缸控制器(35)连接，液压伺服阀(32)通过电路与液压伺服缸控制器(35)连接，监测岩石试样(51)的变形信号并控制液压伺服缸的动作；

所述热电偶(50)通过信号线与所述电接头二(47)连接，所述电接头二(47)通过信号线与温度控制器(58)连接，所述电热管(44)利用动力线穿过接线槽c与所述电接头二(47)连接，并通过动力线连接至所述温度控制器(58)，监测所述压力室(28)内的温度及控制电热管的发热量。

由上述本发明的实施例提供的技术方案可以看出，本发明实施例的岩石力学试验机实现了岩土试样轴向和周向加载，同时也实现了与温度场的耦合，还实现了360度无遮挡CT扫描。整个岩石力学试验机装置放在一个转台上，试验机旋转的力矩由试样筒承担，保证了岩土试样只承受轴向力。将整个岩石力学试验机的加载放置放在一个转台上，加载装置与转台分离，轴向加载的载荷对于转台来说是试验机加载装置的内力，既保证了试验机刚度，又实现了旋转精度，提高了实验结果的准确性，而内部的加热装置和温度控制系统又可以使试验机实现地下不同深度的温度场，从而达到岩石力学试验的多场耦合条件。

本发明附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，这些将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的一种可旋转岩石力学试验机的总体结构示意图；

图2为本发明实施例提供的一种可旋转岩石力学试验机的压力室内部结构示意图；

图3为本发明实施例提供的一种可旋转岩石力学试验机的加热和温度控制回路接线示意图；

图4和图5为本发明实施例提供的一种岩石试样基座49的结构示意图，底部沿周向均匀分布多个盲孔，用于置入电热管，并且开有接线槽，用于电热管接线；

图6为本发明实施例提供的一种岩石力学试验机的工作场景示意图。

图中：上供电供液滑环1，螺钉一2，滑环通液板3，螺钉二4，上通液管法兰5，螺钉三6，螺钉四7，液压伺服缸盖8，液压伺服缸9，隔热层一10，上加强板11，螺钉五12，下加强板13，试验机底板14，螺钉六15，转台底板16，转台17，螺钉七18，大理石台19，下供电供液滑环20，螺钉八21，下通液管法兰(5)22，螺钉九23，过渡环24，隔热层二25，；螺钉十26，螺钉十一27，压力室28，隔热层三29，针阀30，螺钉十二31，液压伺服阀32，支撑夹33，隔板34，液压伺服缸控制器35，液压伺服缸活塞尾杆36，液压伺服缸活塞杆37，密封圈一38，密封圈二39，电接头一40，位移传感器41，岩石试样上垫块42，岩石试样下垫块43，电热管44，密封圈三45，密封圈四46，电接头二47，密封圈五48，岩石试样基座(49)，热电偶50，岩石试样51，封装铝管52，垫块53，电接头三54，隔热层四55，密封圈六56，密封圈七57，温度控制器58，工业CT59，射线源60，盲孔a,位移传感器安装孔b,接线槽c。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施方式，所述实施方式的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施方式是示例性的，仅用于解释本发明，而不能解释为对本发明的限制。

本技术领域技术人员可以理解，除非特意声明，这里使用的单数形式“一”、“一个”、“所述”和“该”也可包括复数形式。应该进一步理解的是，本发明的说明书中使用的措辞“包括”是指存在所述特征、整数、步骤、操作、元件和/或组件，但是并不排除存在或添加一个或多个其他特征、整数、步骤、操作、元件、组件和/或它们的组。应该理解，当我们称元件被“连接”或“耦接”到另一元件时，它可以直接连接或耦接到其他元件，或者也可以存在中间元件。此外，这里使用的“连接”或“耦接”可以包括无线连接或耦接。这里使用的措辞“和/或”包括一个或更多个相关联的列出项的任一单元和全部组合。

本技术领域技术人员可以理解，除非另外定义，这里使用的所有术语(包括技术术语和科学术语)具有与本发明所属领域中的普通技术人员的一般理解相同的意义。还应该理解的是，诸如通用字典中定义的那些术语应该被理解为具有与现有技术的上下文中的意义一致的意义，并且除非像这里一样定义，不会用理想化或过于正式的含义来解释。

为便于对本发明实施例的理解，下面将结合附图以几个具体实施例为例做进一步的解释说明，且各个实施例并不构成对本发明实施例的限定。

本发明实施例将岩土试验机的压力室与加载伺服液压缸设计于一体，加载力的反力由压力室自身承担，并且置于一个转台之上。加载装置与转台分离，轴向加载的载荷对于转台来说是试验机加载装置的内力，对转台没有影响，转台只承受试验机的重量载荷。这样采用压力室外壁作为试验机反力架，解决了CT扫描遮挡问题而又避免了加载条件下旋转引发的旋转精度、试验机刚度等问题。此外，将试验机的岩石试样基座设计成加热装置，底部均匀加工多个盲孔，用于置入电热管。试样岩石试样基座既承受轴向载荷，又起调节试样温度的功能，加热装置的结构紧凑而且不会对CT射线造成遮挡，很好地解决了试样模拟地层温度的问题。

本发明实施例中的内部加热装置就是在垫块内装多个电加热管；并在需要隔热的地方增加隔热层。

下面结合附图及实施例进一步详细介绍本发明的具体结构及工作原理。

本发明实施例提供的一种具有内部加热装置的可旋转岩石力学试验机的结构如图1所示，包括上供电供液滑环1，滑环通液板3，上通液管法兰5，液压伺服缸盖8，液压伺服缸9，隔热层一10，上加强板11，试验机底板14，转台底板16，转台17，大理石台19，下供电供液滑环20，下通液管法兰22，过渡环24，隔热层二25，压力室28。

上供电供液滑环1置于滑环通液板3上，并且用螺钉一2固定连接，滑环通液板3与通液管法兰5之间通过螺钉二4连接，上通液管法兰5与液压伺服缸盖8之间利用螺钉四7固定连接。滑环通液板3内加工有多路液压油通路，滑环通液板3内的通路上部与上供电供液滑环1内的液压油管路联通并且利用密封圈密封；滑环通液板3内的通路下部与上通液管法兰5内的油路联通，并且在接口处布置密封圈。

液压伺服缸盖8的内部具有进油和回油通路，且分别和滑环通液板3之间的油路通过上通液管法兰5联通；液压伺服缸盖8的上表面中心部分开有阶梯通孔，该阶梯通孔内安装液压伺服缸活塞尾杆36；孔液压伺服阀32通过螺钉固定在液压伺服缸盖8的上表面，液压伺服缸盖8的油路与液压伺服阀32联通，并由阀控制油路的通断。

支撑夹33通过螺钉三6固定在上通液管法兰5的管壁上，并将隔板34放置于支撑夹33上，液压伺服缸控制器35置于隔板34上。

液压伺服缸盖8、液压伺服缸9、隔热层一10、上加强板11和压力室28通过螺钉十二31连接在一起。液压伺服缸9缸壁内部加工有液压油通路和充气排液围压溢流通路，其中液压油通路与液压伺服缸盖8内的油路联通，围压溢流通路与压力室28内腔联通；液压伺服缸9加工有圆柱形凸台，且与压力室28内腔同心配合，并且在配合处利用密封圈六56密封。隔热层一10布置在液压伺服缸9和压力室28之间，以隔绝压力室内的高温。液压伺服缸活塞杆37与液压伺服缸9配合，活塞部分和杆部分有通过密封圈一38和密封圈七57密封。

下加强板13通过螺钉五12固定连接在压力室28下法兰上，并通过螺钉十一27共同固定在试验机底板14上。试验机底板14的上表面加工出圆柱形凸台，且凸台圆柱面开有密封槽，凸台与压力室28内腔配合实现同心旋转，并用密封圈三45密封；试验机底板14的上表面开有密封槽，在压力室28下表面和试验机底板14上表面之间用密封圈四46密封；试验机底板14上开有通电和通液通孔，在通电通孔内布置电接头二47，在试验机底板14和电接头二47间用密封圈密封。

压力室28为中间细两头粗的筒状，中间薄细部分的壁厚较薄，用于CT扫描，两头粗大的法兰部分用于连接。在压力室28的上法兰横向加工两个阶梯通孔，并在阶梯通孔内布置电接头一40和电接头三54。

压力室28内部设置有位移传感器41、岩石试样上垫块42、岩石试样下垫块43、电热管44、岩石试样基座49、热电偶50、岩石试样51、封装铝管52、垫块53和隔热层四55。在岩石试样基座49的底部中心加工有凸形锥，在岩石试样基座49的圆周上均匀布置多个盲孔，并且加工出凹槽，凹槽与盲孔之间分别互通，在岩石试样基座49的顶部中心加工有锥形凹孔。

岩石试样基座49底部中心的凸形锥与试验机底板14上表面的锥形凹孔配合，实现岩石试样基座49的定位，盲孔a内分别置入电热管44。热电偶50贴于岩石试样基座49圆柱面上。在岩石试样基座49上部较大一端开有位移传感器安装孔b,并将位移传感器50置入该盲孔a。

分别在岩石试样上垫块42的顶部中心和岩石试样下垫块43的底部中心加工出凸形锥，岩石试样上垫块42的顶部凸形锥与垫块53下表面的锥形凹孔配合，石试样下垫块43的凸形锥与岩石试样基座49的凹孔配合。垫块53的上端面固定有隔热层四55，并且沿轴向开有圆孔。

试验机底板14和隔热层二25通过螺钉十26固定在转台底板16上，转台底板16通过螺钉六15固定在转台17上，转台17由螺钉七18固定在大理石台19上。下通液管法兰22的上法兰部分和过渡环24通过螺钉九23固定在转台底板上，下法兰部分通过螺钉八21与下供电供液滑环20固定连接。转台底板16和过渡环24内部均加工有电液回路，并且转台底板16的电液通路和过渡环24的电液通路互相联通。

位移传感器41与电接头一40、电接头三52之间用信号线连接，电接头一40、电接头三52通过信号线与液压伺服缸控制器35连接，液压伺服阀32通过电路与液压伺服缸控制器35连接。由此监测岩石试样51的变形信号并控制液压伺服缸的动作。

热电偶50通过信号线与电接头二47连接，电接头二47通过信号线与温度控制器58连接，电热管44利用动力线穿过接线槽c与电接头二47连接，并通过动力线连接至温度控制器58，由此监测压力室内的温度及控制电热管的发热量。

本发明实施例提供的一种可旋转岩石力学试验机的工作场景示意图如图6所示，射线源60和工业CT59分布在岩石力学试验机的两侧。

本发明实施例的可旋转岩石力学试验机的具体工作原理如下：

通过下供电供液滑环20对压力室28内部岩石试样49实施围压加载，伺服缸活塞37向下动作对岩石试样49实现轴向加载。同时，位移传感器41、液压伺服缸控制器35、液压伺服缸9和液压伺服阀32构成反馈回路，监测岩石试样的变形量并控制伺服缸活塞37轴向载荷的施加。

试验机的加热反馈控制回路由电热管44、热电偶50和温度控制器58构成。当设定好试验机模拟温度后，电热管44开始加热，同时由热电偶58监测岩石试样基座49的温度。当热电偶50检测温度超过设定温度时，由温度控制器58降低对电热管44的供电电压，从而降低加热功率，使温度回至设定水平；当热电偶50检测温度低于设定温度则相应的由温度控制器58做出判断并升高对电热管44的供电电压，由此循环工作。

加载过程中转台17转动，实现360度水平旋转，射线源57，工业CT56完成扫描。

综上所述，本发明实施例的岩石力学试验机实现了岩土试样轴向和周向加载，同时也实现了与温度场的耦合，还实现了360度无遮挡CT扫描。整个岩石力学试验机装置放在一个转台上，试验机旋转的力矩由试样筒承担，保证了岩土试样只承受轴向力。将整个岩石力学试验机的加载放置放在一个转台上，加载装置与转台分离，轴向加载的载荷对于转台来说是试验机加载装置的内力，既保证了试验机刚度，又实现了旋转精度，提高了实验结果的准确性，而内部的加热装置和温度控制系统又可以使试验机实现地下不同深度的温度场，从而达到岩石力学试验的多场耦合条件。

本发明实施例的可旋转岩石力学试验机通过在岩石试样基座49上设置锥形凹孔，既保证了岩土试样的旋转中心又保证了对岩土试样轴向加载的均匀性。这样便于应用工业CT连续扫描岩土试样在轴向加载的情况下的内部动态，有利于深化岩土力学的研究。本发明实施例中的伺服液压缸设计多功能于一体，既充当了压力室端盖实现压力室密封，又可作为伺服缸使用。结构紧凑，显著提高整个岩石试验机的结构刚度。

本发明实施例的可旋转岩石力学试验机使用旋转供液器为伺服缸和压力室供液，解决了普通试验机旋转条件下无法供液加载的问题。实现了岩石试样可以在被加载的同时精确地旋转，可以用工业CT不断扫描图像，看到岩石被压裂的裂纹发生与发展过程，对进一步研究岩石力学具有重要的意义。

本发明实施例的具有内部加热装置的至于转台上的岩石力学试验机将试样岩石试样基座49设计成加热装置，结构紧凑且可以避免传统加热装置对工业CT射线的遮挡问题，对研究不同地层深度下的岩土力学具有重大的意义。

本领域普通技术人员可以理解：附图只是一个实施例的示意图，附图中的模块或流程并不一定是实施本发明所必须的。

本领域普通技术人员可以理解：实施例中的装置中的部件可以按照实施例描述分布于实施例的装置中，也可以进行相应变化位于不同于本实施例的一个或多个装置中。上述实施例的部件可以合并为一个部件，也可以进一步拆分成多个子部件。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。

Claims (7)

1.一种具有内部加热装置的可旋转岩石力学试验机，其特征在于，包括：

岩石试样基座(49)、转台底板(16)、转台(17)、试验机底板(14)、压力室(28)、压力室(28)下加强板、压力室(28)上加强板、液压伺服缸(9)、滑环通液板(3)、上通液管法兰(5)和上供电供液滑环(1)；

所述转台(17)通过螺钉固定在岩石试样基座(49)上，转台底板(16)通过螺钉六(15)固定在转台(17)的上表面，试验机底板(14)通过螺钉十(26)固定在转台底板(16)上，所述压力室(28)的下端、所述压力室(28)下加强板通过螺钉与所述试验机底板(14)固定连接，所述压力室(28)的上端、所述压力室(28)上加强板通过螺钉与液压伺服缸(9)固定连接；所述上通液管法兰(5)的下法兰通过螺钉固定在所述液压伺服缸(9)上，所述上通液管法兰(5)的上法兰利用螺钉与滑环通液板(3)固定连接，所述上供电供液滑环(1)通过螺钉一(2)固定在滑环通液板(3)上；

所述压力室(28)内部设置有位移传感器(41)、岩石试样上垫块(42)、岩石试样下垫块(43)、电热管(44)、岩石试样基座(49)、热电偶(50)、岩石试样(51)、封装铝管(52)、垫块(53)、电接头一(40)、电接头二(47)、电接头三(54)和隔热层四(55)；所述压力室(28)为中间细两头粗的筒状，中间薄细部分用于CT扫描，两头粗大的法兰部分用于连接，在所述压力室(28)的上法兰横向加工两个阶梯通孔，并在阶梯通孔内布置电接头一(40)和电接头三(54)；

射线源(60)和工业CT(59)分布在压力室(28)的中间薄细部分两侧，加载过程中转台(17)转动，实现360度水平旋转，完成扫描；

所述岩石试样基座(49)的底部中心加工有凸形锥，在岩石试样基座(49)的圆周上均匀布置多个盲孔，并且加工出凹槽，凹槽与盲孔之间分别互通，在岩石试样基座(49)的顶部中心加工有锥形凹孔；

岩石试样基座(49)底部中心的凸形锥与试验机底板(14)上表面的锥形凹孔配合，实现岩石试样基座(49)的定位，盲孔(a)内分别置入电热管(44)，热电偶(50)贴于岩石试样基座(49)圆柱面上，在岩石试样基座(49)上部较大一端开有位移传感器安装孔(b)，并将位移传感器(41)置入该安装孔(b)；

试验机底板(14)上开有通电和通液通孔，在通电通孔内布置电接头二(47)，在试验机底板(14)和电接头二(47)间用密封圈密封；

所述位移传感器(41)与所述电接头一(40)、所述电接头三(54)之间用信号线连接，所述电接头一(40)、所述电接头三(54)通过信号线与液压伺服缸控制器(35)连接，液压伺服阀(32)通过电路与液压伺服缸控制器(35)连接，监测岩石试样(51)的变形信号并控制液压伺服缸的动作；

所述热电偶(50)通过信号线与所述电接头二(47)连接，所述电接头二(47)通过信号线与温度控制器(58)连接，所述电热管(44)利用动力线穿过接线槽(c)与所述电接头二(47)连接，并通过动力线连接至所述温度控制器(58)，监测所述压力室(28)内的温度及控制电热管的发热量。

2.根据权利要求1所述的具有内部加热装置的可旋转岩石力学试验机，其特征在于，所述滑环通液板(3)与所述上通液管法兰(5)之间通过螺钉二(4)连接，所述上通液管法兰(5)与液压伺服缸盖(8)之间利用螺钉四(7)固定连接，所述滑环通液板(3)内的液压油通路上部与上供电供液滑环(1)内的液压油管路联通并且利用密封圈密封，所述滑环通液板(3)内的液压油通路下部与所述上通液管法兰(5)内的油路联通，并且在接口处布置密封圈。

3.根据权利要求2所述的具有内部加热装置的可旋转岩石力学试验机，其特征在于，所述液压伺服缸盖(8)内部具有进油和回油通路，且分别和所述滑环通液板(3)之间的油路通过所述上通液管法兰(5)联通，所述液压伺服缸盖(8)的上表面中心部分开有阶梯通孔，该阶梯通孔内安装液压伺服缸活塞尾杆(36)；液压伺服阀(32)通过螺钉固定在液压伺服缸盖(8)的上表面，液压伺服缸盖(8)的油路与液压伺服阀(32)联通；

支撑夹(33)通过螺钉三(6)固定在上通液管法兰(5)管壁上，并将隔板(34)放置于所述支撑夹(33)上，液压伺服缸控制器(35)置于所述隔板(34)上。

4.根据权利要求3所述的具有内部加热装置的可旋转岩石力学试验机，其特征在于，所述可旋转岩石力学试验机还包括隔热层一(10)、上加强板(11)；

所述液压伺服缸盖(8)、液压伺服缸(9)、隔热层一(10)、上加强板(11)和压力室(28)通过螺钉十二(31)连接在一起，所述液压伺服缸(9)缸壁内部加工有液压油通路和充气排液围压溢流通路，其中液压油通路与液压伺服缸盖(8)内的油路联通，围压溢流通路与压力室(28)内腔联通；液压伺服缸(9)加工有圆柱形凸台，且与压力室(28)内腔同心配合，并且在配合处利用密封圈六(56)密封，所述隔热层一(10)布置在液压伺服缸(9)和压力室(28)之间，液压伺服缸活塞杆(37)与液压伺服缸(9)配合，活塞部分和杆部分通过密封圈一(38)和密封圈七(57)密封。

5.根据权利要求4所述的具有内部加热装置的可旋转岩石力学试验机，其特征在于，所述可旋转岩石力学试验机还包括下加强板(13)；

所述下加强板(13)通过螺钉五(12)固定连接在压力室(28)下法兰上，并通过螺钉十一(27)共同固定在试验机底板(14)上，所述试验机底板(14)的上表面加工出凸台，且所述凸台的圆柱面开有密封槽，所述凸台与所述压力室(28)内腔配合实现同心旋转，并用密封圈三(45)密封；试验机底板(14)的上表面开有密封槽，在所述压力室(28)的下表面和试验机底板(14)的上表面之间用密封圈四(46)密封。

6.根据权利要求1所述的具有内部加热装置的可旋转岩石力学试验机，其特征在于，分别在岩石试样上垫块(42)的顶部中心和岩石试样下垫块(43)的底部中心加工出凸形锥，岩石试样上垫块(42)的顶部凸形锥与垫块(53)下表面的锥形凹孔配合，岩石试样下垫块(43)的凸形锥与岩石试样基座(49)的凹孔配合，垫块(53)的上端面固定有隔热层四(55)，并且沿轴向开有圆孔。

7.根据权利要求6所述的具有内部加热装置的可旋转岩石力学试验机，其特征在于，所述可旋转岩石力学试验机还包括下通液管法兰(22)、过渡环(24)、隔热层二(25)和下供电供液滑环(20)；

所述试验机底板(14)和隔热层二(25)通过螺钉十(26)固定在转台底板(16)上，所述转台(17)由螺钉七(18)固定在大理石台(19)上，所述下通液管法兰(22)的上法兰部分和所述过渡环(24)通过螺钉九(23)固定在转台底板上，下法兰部分通过螺钉八(21)与下供电供液滑环(20)固定连接，所述转台底板(16)和所述过渡环(24)内部均加工有通电通液回路，并且所述转台底板(16)的电液通路和所述过渡环(24)的电液通路互相联通。